CN102808847A - 吐丝机用剖分式动压油膜轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种吐丝机用剖分式动压油膜轴承，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承设置在吐丝机的输出轴上，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承包括：相连接的瓦状半圆环的承载面和瓦状半圆环的非承载面，所述承载面和所述非承载面均设有油楔和与所述油楔连通的进油孔，所述非承载面还设有回油口。本发明采用剖分固定瓦结构，形式简单、易于实现、成本较低。油膜轴承内部油楔开口较大，有利于润滑油在油腔内沿轴向散开，润滑油流量大，油阻小，非承载面上回油口开口大，利于回油，润滑油温温升更低，更适合高速工况。

Description

吐丝机用剖分式动压油膜轴承

技术领域

本发明涉及轧钢机械领域，具体涉及一种高速线材吐丝机，尤具是一种吐丝机用剖分式动压油膜轴承。

背景技术

吐丝机是高速线材生产线机组中的重要设备，吐丝机工作时将经过其内部的连续直线轧材弯曲成圆环轧材。吐丝机的主要部件包括：电机、输入轴及齿轮、输出轴及齿轮、吐丝头、吐丝管、吐丝盘、安全罩筒等。其主要结构为：电机通过一对螺旋锥齿轮传动，将旋转运动由输入轴传递到吐丝机的输出轴上，吐丝头与输出轴连接并一起旋转，吐丝头上固定有吐丝管。高线精轧机轧制成形的钢材由夹送辊夹送，进入高速旋转的吐丝机输出轴的空腔中，再由空腔导入吐丝管管道中。轧材经过吐丝管内壁的摩擦受力变形，在吐丝管出口形成圆环形状，并一圈一圈散落在风冷辊道上，圆环轧材经过打包后成为线材盘卷，即俗称的“盘条”。

吐丝机的输出轴为喇叭口状的空心轴，通常此轴上的轴承形式为：空心轴小端安装一组背靠背角接触球轴承，起到轴向定位作用；空心轴大端为一盘圆柱滚子轴承，起到对空心轴的径向支承作用。圆柱滚子轴承在轴向方向可以自由浮动，以消除空心轴因温度变化引起轴向尺寸膨胀或收缩带来的影响。

吐丝机空心轴上的圆柱滚子轴承内径一般为400mm，最大内径可达到500mm。对于滚动轴承，在实际使用中由于受到载荷、游隙、发热、润滑条件等因素的限制，其圆周运动线速度存在理论上的极限。因此在相同圆周线速度条件下，轴承直径越大，轴承可承受的极限转速越低。

由于高速线材精轧机的终轧速度越来越高，精轧机、减定径机后的吐丝机最高工作速度也不断提高，但是空心轴上大直径圆柱滚动轴承限制了吐丝机速度的进一步提升。如果不顾条件一味提高空心轴的转速，虽然可以使吐丝机获得短时间的高速运行表现，但长时间使用必然加速恶化大型圆柱滚子轴承的工况，造成该轴承处振动加大，使用寿命过短。

为了解决上述问题，一些专利技术应运而生：中国专利ZL200580005727.8中提到了在吐丝机空心轴转子与轴承接触部位安装磁性减振装置，通过磁力轴承减少振动和磨损。该专利的另一实施例中提到液压减振装置，采用双叶或三叶形可倾瓦油膜轴承作为径向支撑。但该设计较为繁琐，零部件制造难度较大、成本较高大，不易装配和拆卸。中国专利ZL201110415734.2中提到了一种动静压油膜轴承吐丝机，但该油膜轴承的静压腔需要较高的压力供油，为此需要单独配置高压油站，成本较高。

发明内容

本发明提供一种吐丝机用剖分式动压油膜轴承，以解决吐丝机因轴承原因导致吐丝机工作速度受限制的问题。另外，本发明还能避免空心轴启动时在油膜轴承圆周方向产生循环爬升跌落的振动现象。本发明还能解决吐丝机空心轴上的轴承油温高的问题。

为此，本发明提出一种吐丝机用剖分式动压油膜轴承，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承设置在吐丝机的输出轴上，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承包括：相连接的瓦状半圆环的承载面和瓦状半圆环的非承载面，所述承载面和所述非承载面均设有油楔和与所述油楔连通的进油孔，所述非承载面还设有回油口。

进一步地，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承内径400mm，宽220mm，厚12mm。

进一步地，所述油楔沿轴向长度为150mm，所述油楔深度为5mm，所述油楔沿圆周长度55mm。

进一步地，所述回油口的数目为两个。

进一步地，各所述回油口为长条形，各所述回油口的长度方向与所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承的轴向平行，各所述回油口平行设置，各所述回油口距离所述非承载面边缘四分之一处。

进一步地，各所述回油口长180mm，宽5mm。

进一步地，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承沿径向分为四层：外层为低碳钢层，中间层为铜铅合金层，内层为巴氏合金层，中间层与内层之间为镍阻隔层。

进一步地，所述进油孔位于所述油楔的起始端中部。

本发明的吐丝机用剖分式动压油膜轴承采用剖分式双油楔固定瓦油膜轴承，与具它形式的吐丝机油膜轴承相比，结构简单、成本较低，易于实现。该油膜轴承属于动压油膜轴承，无需配置静压腔和静压油站，采用该油膜轴承的吐丝机也无需配套其它减振装置。另外，本发明采用剖分式双油楔固定瓦油膜轴承，避免了采用圆柱滚子轴承振动大、使用寿命短的问题。

附图说明

图1为根据本发明实施例的吐丝机用剖分式动压油膜轴承工作原理图；

图2为根据本发明实施例的吐丝机用剖分式动压油膜轴承的承载面内侧结构示意图；

图3为根据本发明实施例的吐丝机用剖分式动压油膜轴承的非承载面内侧结构示意图。

附图标号说明：

1-剖分式动压油膜轴承  11-承载面  111-进油孔  112-油楔

12-非承载面    121-进油孔    122-油楔

123-回油口  1231-第一回油口  1233-第二回油口

2-吐丝机空心轴(即吐丝机输出轴)

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承1(简称油膜轴承)设置在吐丝机输出轴2上，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承1包括：相连接的瓦状半圆环的承载面11和瓦状半圆环的非承载面12，所述承载面11和所述非承载面12均设有油楔和与所述油楔连通的进油孔，所述非承载面12还设有回油口123。如图2和图3所示，油膜轴承1分为两个瓦状半圆环，分别为承载面11和非承载面12，承载面11设有油楔112和进油孔111，用来扩散油膜，同时该油楔112可以避免吐丝机输出轴2启动时在油膜轴承圆周方向产生循环爬升--跌落的振动现象，非承载面12设有油楔122和进油孔121。具中，油楔112与油楔122不相连，油楔112与油楔122是关于中心对称的。

本发明的吐丝机用剖分式动压油膜轴承1采用剖分式双油楔固定瓦油膜轴承，与具它形式的吐丝机油膜轴承相比，结构简单、成本较低，易于实现。该油膜轴承属于动压油膜轴承，无需配置静压腔和静压油站，采用该油膜轴承的吐丝机也无需配套其它减振装置。

进一步地，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承内径400mm，宽220mm，厚12mm。这样，承载面宽，运载稳定。

进一步地，各所述油楔宽度150mm，所述油楔深度为5mm，所述油楔沿圆周长度55mm。例如，油楔112沿轴向长度L为150mm，深度为5mm，油楔112沿圆周长度W为55mm。油膜轴承内部油楔112开口较大，有利于润滑油在油腔内沿轴向散开，在楔形收敛区，有粘度的润滑油从大间隙处挤入小间隙处，从而形成压力，将吐丝机输出轴2顶起。

进一步地，如图3所示，所述回油口123的数目为两个，分别为第一回油口1231和第二回油口1233，以使得润滑油流量大，油阻小，温升更低，更适合高速工况。

进一步地，如图3所示，各所述回油口123为长条形，各所述回油口的长度方向与所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承的轴向平行，各所述回油口平行设置，各所述回油口均匀设置，即各所述回油口距离所述非承载面边缘四分之一处，例如，第一回油口1231距离非承载面边缘125(左侧边缘)为非承载面的圆周长度的四分之一第二回油口1233距离图3中右侧的非承载面边缘为非承载面的圆周长度的四分之一，各所述回油口均匀设置，便于回油均匀、稳定。

进一步地，如图3所示，各所述回油口L2长180mm，宽5mm。这样，润滑油流量大，油阻小，非承载面上回油口开口大，利于回油，润滑油温温升更低，更适合高速工况。

进一步地，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承沿径向分为四层：外层为低碳钢层，中间层为铜铅合金层，内层为巴氏合金层，中间层与内层之间为镍阻隔层。这样，可以阻隔巴氏合金中锡元素与中间层铜元素结合，可以增大巴氏合金的耐磨耐腐蚀性，提高油膜轴承的使用寿命。

进一步地，所述进油孔位于所述油楔的起始端中部，进油孔111位于油楔112的起始端中部，进油孔121位于油楔122的起始端中部，这样，便于润滑油的扩散。

下面描述一个更为具体的实施例及其工作原理：

油膜轴承1分为两个瓦状半圆环，分别为承载面11和非承载面12。在承载面内侧有较宽的油楔112用来扩散油膜，同时该油楔可以避免空心轴2启动时在油膜轴承圆周方向产生循环爬升--跌落的振动现象。

空心轴2开始运动前，润滑油以一定的压力从两个进油孔111和121进入，经油楔112和122扩散并充满油膜轴承内部。满足开车条件后，空心轴2由传动系统带动按照箭头方向旋转。

工作时油膜轴承1与空心轴2之间的间隙形成两个区域，分别为发散区(沿轴颈转动方向间隙逐渐增大)和收敛区(沿轴颈转动方向间隙逐渐减小)。润滑油借助供油系统的压力进入油膜轴承后，转动的轴颈把具有一定粘度的润滑油带入收敛区和发散区。在楔形收敛区，有粘度的润滑油从大间隙处挤入小间隙处，从而形成压力，将轴顶起。间隙越小，压力越大，最小油膜厚度处(即收敛区和发散区的分界处)压力最大。润滑油一进入发散区后，压力立即消失。

由于吐丝机空心轴2不承载轧制力，因此在工作时的载荷不大。油膜轴承所承受的径向载荷为吐丝机空心轴自重沿吐丝倾斜角度的分量与螺旋锥齿轮作用在空心轴上的径向力的叠加。根据径向载荷、转速、润滑油温、粘度等要求，可设计吐丝机空心轴上的剖分式固定瓦油膜轴承，具基本尺寸为：油膜轴承内径400mm，宽220mm，厚12mm，油楔沿轴向方向的长度150mm，油楔深度为5mm，沿圆周长度55mm。这样，油膜轴承的承载面宽，运载稳定，油膜轴承内部油楔112开口较大，有利于润滑油在油腔内沿轴向散开，但油楔过宽会使排油太快，无法形成动压油膜，所以不能过宽。因此适当宽度(沿轴向方向的长度150mm)的油楔使油的流动性好，油膜在承载面分布均匀。本发明采用的油楔沿轴向方向的长度150mm与油膜轴承内径400mm的数值和比例适合形成流动性好，承载面分布均匀的油膜，可以满足吐丝机在吐丝管出口线速度150m/s以内的工况要求。

油楔起始端中部有进油孔，进入油膜轴承与空心轴间隙内的油，可立即在油腔内沿轴向散开，润滑油流量大，油阻小，温升更低，更适合高速工况。非承载面半圆环上开有两道长条形回油槽，回油口长180mm，宽5mm，均布与非承载面上。回油槽与轴承座上的回油孔连通，用于回油。

本发明采用剖分固定瓦结构，形式简单、易于实现、成本较低。油膜轴承内部油楔开口较大，有利于润滑油在油腔内沿轴向散开，润滑油流量大，油阻小，非承载面上回油口开口大，利于回油，润滑油温温升更低，更适合高速工况。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种吐丝机用剖分式动压油膜轴承，其特征在于，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承设置在吐丝机的输出轴上，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承包括：相连接的瓦状半圆环的承载面和瓦状半圆环的非承载面，所述承载面和所述非承载面均设有油楔和与所述油楔连通的进油孔，所述非承载面还设有回油口。

2.如权利要求1所述的吐丝机用剖分式动压油膜轴承，具特征在于，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承内径400mm，宽220mm，厚12mm。

3.如权利要求2所述的吐丝机用剖分式动压油膜轴承，具特征在于，各所述油楔沿轴向长度为150mm，所述油楔深度为5mm，所述油楔沿圆周长度55mm。

4.如权利要求1所述的吐丝机用剖分式动压油膜轴承，其特征在于，所述回油口的数目为两个。

5.如权利要求4所述的吐丝机用剖分式动压油膜轴承，具特征在于，各所述回油口为长条形，各所述回油口的长度方向与所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承的轴向平行，各所述回油口平行设置，各所述回油口均匀设置。

6.如权利要求5所述的吐丝机用剖分式动压油膜轴承，其特征在于，各所述回油口长180mm，宽5mm。

7.如权利要求1所述的吐丝机用剖分式动压油膜轴承，具特征在于，所述吐丝机用剖分式动压油膜轴承沿径向分为四层：外层为低碳钢层，中间层为铜铅合金层，内层为巴氏合金层，中间层与内层之间为镍阻隔层。

8.如权利要求1所述的吐丝机用剖分式动压油膜轴承，其特征在于，所述进油孔位于所述油楔的起始端中部。

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